張海云 南京貝龍通信科技有限公司

基于載波聚合場景下多點協(xié)作及多天線技術(shù)的分析

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載波聚合技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)階段LTE技術(shù)的結(jié)合是通信技術(shù)發(fā)展過程中具有里程碑意義的跨越，該技術(shù)中完整的頻譜聚合可以實現(xiàn)系統(tǒng)帶寬的增大。本文在對目前載波聚合技術(shù)進(jìn)行研究后，對載波聚合技術(shù)的使用場景中應(yīng)用多用戶下行的多點協(xié)作方式進(jìn)行了分析和討論，并結(jié)合空間子信道技術(shù)，對載波聚合的多天線技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。

載波聚合 通信技術(shù) 多用戶下行 多點協(xié)作

在通信技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，通常采用ICI抑制技術(shù)進(jìn)行功率控制和軟頻率復(fù)用，其目的在于通過覆蓋范圍實現(xiàn)小區(qū)間干擾隨機(jī)化和干擾取消，提升小區(qū)邊緣UE的服務(wù)質(zhì)量。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，UE吞吐量和頻譜效率的要求逐漸提升，ICI抑制技術(shù)逐漸難以勝任服務(wù)質(zhì)量提升的工作，因此在載波聚合的場景之下，LTE提出了多點協(xié)作，其目的在于通過小區(qū)間的協(xié)作將同頻干擾進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其成為有用信號。

1 載波聚合場景下多點協(xié)作技術(shù)分析

1.1 碰撞避免波形成束

在載波聚合場景當(dāng)中，實現(xiàn)LTE所面臨的主要難點在于多用戶下行。在以往的下行方式當(dāng)中，常見的具有應(yīng)用價值的下行方式有協(xié)同調(diào)度、協(xié)同波束賦形、聯(lián)合處理，其中，協(xié)同調(diào)度下行方式主要通過不同的UE來降低小區(qū)間的干擾，不進(jìn)行空域處理，在載波聚合場景下，協(xié)同調(diào)度很難實現(xiàn)應(yīng)用[1]。協(xié)同波束賦形則是利用信息交互選擇的方式將波束間干擾最小的用戶進(jìn)行集合，相比于聯(lián)合處理方法，協(xié)同波束賦形下行方法可以在相同的時頻資源上完成本小區(qū)的UE服務(wù)提升，更加適合載波聚合場景。避免碰撞波束成形使協(xié)同波束賦形的重要方式之一，在服務(wù)小區(qū)當(dāng)中，避免碰撞波束成形方式能夠通過UE反饋來對干擾信道的響應(yīng)方式進(jìn)行判斷，從而形成最小干擾的預(yù)編碼碼本，由于采用最小干擾預(yù)編碼碼本的方式，使得小區(qū)協(xié)作中能夠最大程度抑制兩個UE之間的干擾，完成多點協(xié)作。

1.2 PMI協(xié)同技術(shù)

PMI協(xié)同技術(shù)由避免碰撞波束成形發(fā)展而來。在波束成形過程中，其所進(jìn)行的最小干擾預(yù)編碼碼本需要具備碼本索引的功能，告知協(xié)作小區(qū)。而PMI協(xié)同技術(shù)則充當(dāng)了碼本索引。協(xié)作小區(qū)會在接收到碼本后，通過選擇方式將PMI的反饋內(nèi)容進(jìn)行分析，從而選擇與其最為相近的UE。協(xié)作小區(qū)在進(jìn)行多點協(xié)作的過程中，可以根據(jù)PMI的反饋進(jìn)行多內(nèi)容參考，相較于前者，具有更高的調(diào)度靈活性。

1.3 載波聚合場景在多點協(xié)作中所解決的問題

載波聚合場景主要目的在于對傳統(tǒng)ICI進(jìn)行有效抑制，提升邊緣UE性能。因此在實際的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，載波聚合場景首先應(yīng)當(dāng)通過基站間的回路鏈路的方式提升帶寬和時延，從而使協(xié)作小區(qū)能夠處理大量交互信息；其次，載波聚合場景需要依靠預(yù)編碼實現(xiàn)功能，因此在編碼過程中需要著重注意碼本的匹配程度。

2 載波聚合場景下多天線技術(shù)分析

2.1 MIMO空域發(fā)掘

在載波聚合場景之下，為了能夠提升頻譜效率，提高系統(tǒng)的吞吐量，通常會選擇利用MIMO技術(shù)對空域進(jìn)行發(fā)掘。在MIMO技術(shù)的信道使用過程中，其所具有的空間子信道能夠?qū)崿F(xiàn)對信道相應(yīng)矩陣的代表，從而反映出獨立成災(zāi)數(shù)據(jù)流。在不同的空間子信道中，由于其所承載的數(shù)據(jù)流相同，因此可以實現(xiàn)空間內(nèi)部的分集增益。在實際應(yīng)用過程中，多天線由于接收端和發(fā)射端間距過小所引發(fā)的信道相應(yīng)矩陣中行向量和列向量具有了相關(guān)性[2]，則可以運(yùn)用MIMO的空間子信道來減少數(shù)量，達(dá)到理想信道數(shù)，避免相關(guān)向量出現(xiàn)無法獨立承載數(shù)據(jù)流的現(xiàn)象。

2.2 MIMO秩自適應(yīng)

在目前的研究進(jìn)展當(dāng)中，為了可以使系統(tǒng)當(dāng)中的天仙配置達(dá)到理想狀態(tài)，研究者提出了MIMO秩自適應(yīng)的研究方案，使MIMO的傳輸模式能夠跟隨實際的無線傳輸環(huán)境進(jìn)行自我調(diào)整，從而完成在無線時變環(huán)境中的重配置。例如載波的實際傳輸特性能夠決定UE的MIMO傳輸模式，因此MIMO秩自適應(yīng)應(yīng)當(dāng)能夠?qū)鬏斈Ｊ剿哂械闹芷谛赃M(jìn)行判斷，從而完成符合實際需求的重配置。隨著發(fā)展，MIMO的秩自適應(yīng)技術(shù)也在逐漸完善。以往的MIMO由于受到收發(fā)端天仙配置、用戶端反饋、復(fù)雜度等因素的影響，支持傳輸?shù)姆绞绞钟邢?。因此研究者提出了空域擴(kuò)展比例公平調(diào)度的算法，使MIMO技術(shù)能夠應(yīng)用到載波聚合場景之中，但是在載波聚合場景下的三維比例公平調(diào)度仍然是尚未攻克的難題。

3 結(jié)論

載波聚合是現(xiàn)階段重要的通信技術(shù)和通信手段，相較于傳統(tǒng)技術(shù)，載波聚合技術(shù)的應(yīng)用能夠大幅度拓展系統(tǒng)帶寬，因此在目前LTE的研究當(dāng)中，載波聚合受到了廣泛的關(guān)注。在今后的設(shè)計和發(fā)展當(dāng)中，載波聚合技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計如何對不通頻帶的分散載波進(jìn)行處理，從而使非連續(xù)載波聚合實現(xiàn)穩(wěn)定工作，仍然是研究者考慮并亟待解決的問題。

[1]林敏. LTE-A系統(tǒng)中的載波管理技術(shù)性能研究[J/OL]. 機(jī)電工程技術(shù),2017,(S2):232-234(2017-08-07).

[2]曹津平,劉建明,李祥珍. 基于230MHz電力專用頻譜的載波聚合技術(shù)[J]. 電力系統(tǒng)自動化,2013,37(12):63-68.